CN114216775B - 一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统 - Google Patents

一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114216775B
CN114216775B CN202111538805.8A CN202111538805A CN114216775B CN 114216775 B CN114216775 B CN 114216775B CN 202111538805 A CN202111538805 A CN 202111538805A CN 114216775 B CN114216775 B CN 114216775B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pattern
creep
experimental
growth rate
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111538805.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114216775A (zh
Inventor
张坤
谈建平
温建锋
王国珍
涂善东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN202111538805.8A priority Critical patent/CN114216775B/zh
Publication of CN114216775A publication Critical patent/CN114216775A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114216775B publication Critical patent/CN114216775B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明涉及一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统。所示方法包括获取式样的蠕变裂纹扩展速率和代表应力；所述式样包括基准式样和多个不同的实验式样；对于任意一个实验式样，基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数；根据各所述实验式样的拘束参数、所述基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各所述实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程用于预测待预测式样的蠕变裂纹扩展速率。本发明的蠕变裂纹扩展速率预测方程适用于所有材料的蠕变裂纹扩展速率的预测。

Description

一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统
技术领域
本发明涉及蠕变断裂领域，特别是涉及一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统。
背景技术
现代社会的发展使得人类对能源总量和能源利用效率的追求不断提高。根据卡诺热机效率公式，在低温热源一定的情况下，只有提高热源温度才能提高能源利用效率，先进能源装置的应用的前提是高可靠性与安全性。由于高温构件在制造、安装或使用过程中，内部不可避免的会出现缺陷，导致蠕变裂纹容易在这些位置起裂和扩展。因此，蠕变裂纹扩展寿命预测是影响高温下服役构件(以下简称高温构件)设计的重要因素，准确、高效地预测蠕变裂纹扩展寿命对保证构件安全、可靠具有重要的工程意义。为了准确预测蠕变裂纹扩展寿命需要获悉材料的蠕变裂纹扩展速率，然而，拘束是影响蠕变裂纹扩展速率的预测的主要因素，为了准确地预测蠕变裂纹扩展速率必须解决拘束效应。
现有技术中为了解决拘束效应，是引入一个特定的拘束参数R*或者Ac，然后构建基于该参数的蠕变裂纹扩展速率方程。具体可分为4步，如图1所示，1、根据断裂力学理论定义一种与裂纹尖端场相关的拘束参数R*或者Ac；2、开展不同试样类型、试样尺寸或加载方式的蠕变裂纹扩展测试，获取不同拘束情况下的蠕变裂纹扩展速率数据，同时，通过有限元模拟，获取不同拘束状态试样裂纹尖端的数据，进而确定对应的拘束参数的具体数值；3、构造拘束相关的裂纹扩展速率方程；4、将蠕变裂纹扩展速率数据和拘束参数的数值代入方程，确定方程的相关参数。
现有的方法通过引入一个特定的拘束参数R*或者Ac，然后构建基于该参数的蠕变裂纹扩展速率方程解决拘束效应，如图2所示，图2(a)部分为拘束参数为R*时蠕变裂纹速率方程的材料相关性，图2(b)部分为拘束参数为Ac时蠕变裂纹速率方程的材料相关性，从图2可以看出所确定的方程与材料相关针对不同的材料，基于同一个拘束参数获得的裂纹扩展速率方程是不同的，这势必导致针对每一种不同的材料都必须开展裂纹扩展速率测试，进而不可避免地耗费大量的财力、物力和时间成本，所以一种适用于各种材料的蠕变裂纹扩展速率预测方程是非常重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统，适用于所有材料的蠕变裂纹扩展速率的预测。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法，包括：
获取式样的蠕变裂纹扩展速率和代表应力；所述式样包括基准式样和多个不同的实验式样；
对于任意一个实验式样，基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数；
根据各所述实验式样的拘束参数、所述基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各所述实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程用于预测待预测式样的蠕变裂纹扩展速率。
可选的，获取代表应力，具体包括：
获取所述式样的多轴蠕变断裂参数和应力参数；所述应力参数包括裂纹尖端设定位置的最大主应力和所述裂纹尖端设定位置的当量应力；
根据所述基准式样的多轴蠕变断裂参数和所述基准式样的应力参数计算所述基准式样裂纹尖端的代表应力；
对于任意一个实验式样，根据所述实验式样的多轴蠕变断裂参数和所述实验式样的应力参数计算所述实验式样裂纹尖端的代表应力。
可选的，所述基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数，具体为：
根据公式计算实验式样的拘束参数，其中，Kz表示实验式样的拘束参数，σr表示实验式样裂纹尖端的代表应力，σr,CT表示基准式样裂纹尖端的代表应力，C*表示实验式样裂纹尖端应力场的强度，A表示Norton蠕变本构的系数，n为表示Norton蠕变本构的指数，W表示实验式样的宽度。
可选的，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程，具体为：
其中，Kz表示实验式样的拘束参数，/>表示基准式样的蠕变裂纹扩展速率，/>表示实验式样的蠕变裂纹扩展速率。
一种蠕变裂纹扩展速率的预测系统，包括：
获取模块，用于获取式样的蠕变裂纹扩展速率和代表应力；所述式样包括基准式样和多个不同的实验式样；
约束参数确定模块，用于对于任意一个实验式样，基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数；
方程构建模块，用于根据各所述实验式样的拘束参数、所述基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各所述实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程用于预测待预测式样的蠕变裂纹扩展速率。
可选的，所述获取模块包括：
获取单元，用于获取所述式样的多轴蠕变断裂参数和应力参数；所述应力参数包括裂纹尖端设定位置的最大主应力和所述裂纹尖端设定位置的当量应力；
基准式样代表应力计算单元，根据所述基准式样的多轴蠕变断裂参数和所述基准式样的应力参数计算所述基准式样裂纹尖端的代表应力；
实验式样代表应力计算单元，用于用于对于任意一个实验式样，根据所述实验式样的多轴蠕变断裂参数和所述实验式样的应力参数计算所述实验式样裂纹尖端的代表应力。
可选的，所述约束参数确定模块包括：
拘束参数计算单元，用于根据公式计算实验式样的拘束参数，其中，Kz表示实验式样的拘束参数，σr表示实验式样裂纹尖端的代表应力，σr,CT表示基准式样裂纹尖端的代表应力，C*表示实验式样裂纹尖端应力场的强度，A表示Norton蠕变本构的系数，n为表示Norton蠕变本构的指数，W表示实验式样的宽度。
可选的，所述方程构建模块中的蠕变裂纹扩展速率预测方程为：
其中，Kz表示实验式样的拘束参数，/>表示基准式样的蠕变裂纹扩展速率，/>表示实验式样的蠕变裂纹扩展速率。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数；根据各实验式样的拘束参数、基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，本发明采用代表应力定义了，能够反映不同材料的蠕变损伤机制的特点的拘束参数，蠕变裂纹扩展速率预测方程是根据多个实验式样的拘束参数构建的适用于所有材料的蠕变裂纹扩展速率的预测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的蠕变裂纹扩展速率方程的构建方法的流程图；
图2为不同材料的蠕变裂纹扩展速率与拘束参数的关联曲线图；
图3为本发明实施例提供的构建蠕变裂纹扩展速率方程的大体流程图；
图4为本发明实施例提供的构建蠕变裂纹扩展速率方程的具体流程图；
图5为紧凑拉伸试样的正视图；
图6为紧凑拉伸试样的侧视图；
图7为蠕变裂纹扩展速率与参数C*的关联图；
图8为(1-Kz)和的关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明中相关术语：
蠕变断裂是指由于晶粒边界上微孔洞的萌生、长大和聚合形成宏观裂纹，高温下服役的含缺陷构件最终因裂纹失稳扩展而失效的过程。工程中，将该过程分为蠕变裂纹起裂和蠕变裂纹扩展两个阶段；前者对应于裂纹从初始位置扩展至0.2mm或0.5mm以前的阶段，后者对应于裂纹扩展量超过0.2mm或0.5mm直至最终失稳断裂的阶段。裂纹扩展量0.2mm或0.5mm的选取多基于测试设备的预测精度而定。
拘束是指结构对裂纹尖端塑性变形的阻碍。影响裂尖塑性变形的因素包括材料蠕变性能、试样类型、试样尺寸和加载方式等。不同因素导致裂纹尖端的应力状态(拘束)不同，进而导致裂纹扩展速率出现差异，这种现象也就成为拘束效应。
试样类型是指用于测定蠕变裂纹起裂和蠕变裂纹扩展速率的试样。现有标准中规定了6种标准试样，分别是紧凑拉伸试样、C型紧凑拉伸试样、双边缺口拉伸试样、单边缺口拉伸试样、单边缺口弯曲试样和中心缺口拉伸试样。
蠕变断裂拘束参数是指用于解决蠕变拘束效应的参数，拘束参数一般是根据断裂力学理论定义的一种与裂纹尖端场相关的参数，本发明中涉及的蠕变断裂拘束参数Kz便是一例。
蠕变裂纹尖端场是一种局部场，即只存在于裂尖尖端的场，包含位置场、应变应变率场和应力场，这些场均可由数学公式表达，一般采用极坐标表示，一般选裂纹尖端作为坐标原点。
多轴应力是相对于单轴应力而言的，指的是固体材料内部一点同时受多个方向的载荷作用，而各载荷在该点的强度可用应力(即单位面积上的载荷)表示，一点的应力状态用应力张量表示。
代表应力是一种组合应力，它是在多轴应力作用下，决定蠕变材料寿命的主导参量，通常表示为最大主应力和冯﹒米塞斯当量应力(von Mises当量应力，von Misesequivalent stress)的线性组合应力。
多轴蠕变断裂性能参数，通常用希腊字母α表示，而且根据定义：0≤α≤1；它是决定代表应力大小的参数，它反映了多轴应力对一种材料的蠕变断裂寿命的影响程度。
图3为本发明构建裂纹扩展速率方程的大体步骤，图1和图3的方法理论完全相同，不同的是为了解决的材料相关性，本发明定义了一种新的蠕变拘束参数Kz，基于Kz构造新的蠕变裂纹扩展速率方程，具体步骤如图4所示：
步骤101：获取式样的蠕变裂纹扩展速率和代表应力；所述式样包括基准式样和多个不同的实验式样。
步骤102：对于任意一个实验式样，基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数Kz。
步骤103：根据各所述实验式样的拘束参数、所述基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各所述实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程用于预测待预测式样的蠕变裂纹扩展速率。
在实际应用中，获取代表应力具体包括：
获取所述式样的多轴蠕变断裂参数和应力参数；所述应力参数包括裂纹尖端设定位置的最大主应力和所述裂纹尖端设定位置的当量应力。
根据所述基准式样的多轴蠕变断裂参数和所述基准式样的应力参数计算所述基准式样裂纹尖端的代表应力。
对于任意一个实验式样，根据所述实验式样的多轴蠕变断裂参数和所述实验式样的应力参数计算所述实验式样裂纹尖端的代表应力。
在实际应用中，实验式样裂纹尖端的代表应力的确定公式如下：
σr＝ασI+(1-α)σeq，其中，σr为实验式样裂纹尖端的代表应力，α为实验式样的多轴蠕变断裂参数是一个材料常数，(对于文献中已有的材料，可以直接获取；对于文献中没有的材料，就需要做实验，计算获得)由于不同材料的α值不同，不同材料的蠕变裂纹扩展速率与拘束参数的关联曲线的斜率不同，因而无法建立统一的蠕变裂纹扩展速率预测公式。此外，鉴于不同材料的α值不同，那么α可以表示不同材料的差异，又因为α值只在0～1之间变动，所以它的引入为建立统一方程奠定了基础，σI和σeq分别为实验式样的裂纹尖端设定位置的最大主应力和实验式样的裂纹尖端设定位置的当量应力(von Mises当量应力)，基准式样裂纹尖端的代表应力的求解公式相同。
在实际应用中，所述基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数，具体为：
根据公式计算实验式样的拘束参数，此处，基准式样选为高拘束CT试样，因而拘束参数Kz的数值(两个代表应力的差值)就代表了两个试样的拘束差异。其中，Kz表示实验式样的拘束参数，σr表示实验式样裂纹尖端的代表应力，σr,CT表示基准式样裂纹尖端的代表应力，C*是围绕裂纹尖端的围线积分，表示实验式样裂纹尖端应力场的强度，A表示Norton蠕变本构(/>其中/>为最小蠕变速率，σ为施加的应力)的系数，n为表示Norton蠕变本构的指数，A和n可通过多次简单的单轴蠕变试验获得，W表示实验式样的宽度，分母[C*/(AW)]1/(n+1)是一个应力无量纲化的因子。
实际应用中，蠕变裂纹扩展速率预测方程具体为：
其中，Kz表示实验式样的拘束参数，/>表示基准式样的蠕变裂纹扩展速率，/>表示实验式样的蠕变裂纹扩展速率。
本实施例提供了具体的蠕变裂纹扩展速率预测方程的确定过程：
第一步：定义拘束参数Kz，并计算基准式样裂纹尖端的代表应力和多个不同实验式样裂纹尖端的代表应力：计算基准式样裂纹尖端和各实验式样裂纹尖端θ＝0，r/W＝0.01处的最大主应力和vonMises当量应力(θ和r为极坐标，前者表示裂纹前端任意位置与裂纹扩展方向之间的角度，后者代表裂纹尖端任意位置与裂纹尖端的距离)。最大主应力和vonMises当量应力均可以通过有限元模拟获得，有限元模拟需要输入的参数是Norton蠕变本构(A和n)和材料本身的弹性模量和泊松比。
第二步：基于各实验式样的拘束参数构建蠕变裂纹扩展速率预测方程：其中，参数C和D是待确定的参数，/>和/>分别为任意试样和基准式样对应的蠕变裂纹扩展速率。
第三步：开展不同拘束状态下的蠕变裂纹扩展速率测试。
紧凑拉伸试样的结构如图5和图6所示，以常用的紧凑拉伸试样为例，简单介绍蠕变裂纹扩展速率的测试过程：1，选定一台高温蠕变裂纹扩展速率测试设备，将紧凑拉伸试样安装至测试设备的加热炉中；2，将试样加热至指定的测试温度，并保温一定时间(具体保温时间依据试样厚度而定，一般不小于2h)；3，开始试验，试验设备会自动记录直流电势降(电压)和载荷线位移信号，直至试验结束；4，因为和C*随着裂纹扩展都是变化的，所以/>和关联参数C*也是变化的，二者需要关联起来，才能给出二者的确定性关系——由M和q决定；进而才能比较不同尺寸试样裂纹扩展速率/>的差别，所以根据实验结果分别计算/>和关联参数C*。将二者做于双对数坐标下，通过最小二乘法拟合可得：/>其中M和q分别为系数和指数(在相同测试条件(如温度)下，对同一材料而言，不同试样类型、试样尺寸和加载方式的试样的蠕变裂纹扩展速率的指数q是基本相同的，差别只在于系数M。换言之，此时不同蠕变裂纹扩展速率试样的速率与关联参量C*构成的直线是相互平行的如图7所示)。
同时，基于Norton蠕变本构参数A和n，通过有限元模拟获取各个实验试样在θ＝0，r/W＝0.01处的拘束参数Kz的数值。具体过程如下：在有限元软件中创建紧凑拉伸试样，输入Norton蠕变本构参数A和n，然后开展模拟，即可获得各个试样在θ＝0，r/W＝0.01处的最大主应力和vonMises当量应力，根据最大主应力和vonMises当量应力计算各个实验试样在θ＝0，r/W＝0.01处的代表应力，根据代表应力和关联参量C*得到各个实验试样在θ＝0，r/W＝0.01处的拘束参数Kz的数值。
第四步，在双对数坐标下，分别以各个试样(材料、试样类型、试样宽度W、式样厚度B、a0/W&(表示初始裂纹a0与试样宽度W的比值，是试样尺寸设计中需要考虑的参数)、α值和代号如表1所示，a0为初始裂纹长度)的(1-Kz)和为横、纵坐标做图，结果如图8所示，通过最小二乘法拟合参数确定蠕变裂纹扩展速率预测方程中参数C和D的具体数值为5.36和10，则拟合曲线的具体表达式为：/>
表1
在两边同时乘以基准式样的裂纹扩展速率/>即可得到最终的蠕变裂纹扩展速率预测方程，如下：(/>是基于基准试样的蠕变裂纹扩展测试获得的)，
最后依据最终的蠕变裂纹扩展速率预测方程计算裂纹扩展长度(最终的蠕变裂纹扩展速率预测方程是用来计算裂纹扩展速率的，对最终的蠕变裂纹扩展速率预测方程进行积分即可裂纹长度，结构是否失效由裂纹长度和外载荷的共同作用决定，裂纹扩展量越大，承载面积就越小；即便在外载荷是定值的情况下，裂纹所在截面上的载荷水平也会逐渐增大，直至失效)，并带入标准(如英国的结构高温响应评定规程R5)中得到高温缺陷失效评定图，进而得到含缺陷高温结构的服役寿命。
本发明还提供了一种与上述方法对应的一种蠕变裂纹扩展速率的预测系统，所述系统，包括：
获取模块，用于获取式样的蠕变裂纹扩展速率和代表应力；所述式样包括基准式样和多个不同的实验式样；
约束参数确定模块，用于对于任意一个实验式样，基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数；
方程构建模块，用于根据各所述实验式样的拘束参数、所述基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各所述实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程用于预测待预测式样的蠕变裂纹扩展速率。
作为一种可选的实施方式，所述获取模块包括：
获取单元，用于获取所述式样的多轴蠕变断裂参数和应力参数；所述应力参数包括裂纹尖端设定位置的最大主应力和所述裂纹尖端设定位置的当量应力。
基准式样代表应力计算单元，用于根据所述基准式样的多轴蠕变断裂参数和所述基准式样的应力参数计算所述基准式样裂纹尖端的代表应力；
实验式样代表应力计算单元，用于对于任意一个实验式样，根据所述实验式样的多轴蠕变断裂参数和所述实验式样的应力参数计算所述实验式样裂纹尖端的代表应力。
作为一种可选的实施方式，所述约束参数确定模块包括：
拘束参数计算单元，用于根据公式计算拘束参数，其中，Kz表示实验式样的拘束参数，σr表示实验式样裂纹尖端的代表应力，σr,CT表示基准式样裂纹尖端的代表应力，C*表示实验式样裂纹尖端应力场的强度，A表示Norton蠕变本构的系数，n为表示Norton蠕变本构的指数，W表示实验式样的宽度。
作为一种可选的实施方式，所述方程构建模块中的蠕变裂纹扩展速率预测方程为：
其中，Kz表示实验式样的拘束参数，/>表示基准式样的蠕变裂纹扩展速率，/>表示实验式样的蠕变裂纹扩展速率。
本发明从材料的蠕变损伤机制的角度出发，采用代表应力定义了可以反映材料蠕变损伤机制的蠕变断裂拘束参数Kz，通过它能够反映不同材料的蠕变损伤机制的特点，达到了构建统一的蠕变裂纹扩展速率方程的目的，解决了以往的蠕变裂纹扩展速率方程与材料相关的问题，有效降低了人力、物力和时间成本，同时为准确的蠕变裂纹扩展寿命预测奠定了理论基础。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法，其特征在于，包括：
获取式样的蠕变裂纹扩展速率和代表应力；所述式样包括基准式样和多个不同的实验式样；
对于任意一个实验式样，基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数；
根据各所述实验式样的拘束参数、所述基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各所述实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程用于预测待预测式样的蠕变裂纹扩展速率；
获取代表应力，具体包括：
获取所述式样的多轴蠕变断裂参数和应力参数；所述应力参数包括裂纹尖端设定位置的最大主应力和所述裂纹尖端设定位置的当量应力；
根据所述基准式样的多轴蠕变断裂参数和所述基准式样的应力参数计算所述基准式样裂纹尖端的代表应力；
对于任意一个实验式样，根据所述实验式样的多轴蠕变断裂参数和所述实验式样的应力参数计算所述实验式样裂纹尖端的代表应力。
2.根据权利要求1所述的一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法，其特征在于，所述基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数，具体为：
根据公式计算实验式样的拘束参数，其中，Kz表示实验式样的拘束参数，σr表示实验式样裂纹尖端的代表应力，σr,CT表示基准式样裂纹尖端的代表应力，C*表示实验式样裂纹尖端应力场的强度，A表示Norton蠕变本构的系数，n为表示Norton蠕变本构的指数，W表示实验式样的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法，其特征在于，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程，具体为：
其中，Kz表示实验式样的拘束参数，/>表示基准式样的蠕变裂纹扩展速率，/>表示实验式样的蠕变裂纹扩展速率。
4.一种蠕变裂纹扩展速率的预测系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取式样的蠕变裂纹扩展速率和代表应力；所述式样包括基准式样和多个不同的实验式样；
约束参数确定模块，用于对于任意一个实验式样，基于所述实验式样的代表应力和所述基准式样的代表应力计算所述实验式样的拘束参数；
方程构建模块，用于根据各所述实验式样的拘束参数、所述基准式样的蠕变裂纹扩展速率和各所述实验式样的蠕变裂纹扩展速率构建蠕变裂纹扩展速率预测方程，所述蠕变裂纹扩展速率预测方程用于预测待预测式样的蠕变裂纹扩展速率；
所述获取模块包括：
获取单元，用于获取所述式样的多轴蠕变断裂参数和应力参数；所述应力参数包括裂纹尖端设定位置的最大主应力和所述裂纹尖端设定位置的当量应力；
基准式样代表应力计算单元，用于根据所述基准式样的多轴蠕变断裂参数和所述基准式样的应力参数计算所述基准式样裂纹尖端的代表应力；
实验式样代表应力计算单元，用于对于任意一个实验式样，根据所述实验式样的多轴蠕变断裂参数和所述实验式样的应力参数计算所述实验式样裂纹尖端的代表应力。
5.根据权利要求4所述的一种蠕变裂纹扩展速率的预测系统，其特征在于，所述约束参数确定模块包括：
拘束参数计算单元，用于根据公式计算实验式样的拘束参数，其中，Kz表示实验式样的拘束参数，σr表示实验式样裂纹尖端的代表应力，σr,CT表示基准式样裂纹尖端的代表应力，C*表示实验式样裂纹尖端应力场的强度，A表示Norton蠕变本构的系数，n为表示Norton蠕变本构的指数，W表示实验式样的宽度。
6.根据权利要求4所述的一种蠕变裂纹扩展速率的预测系统，其特征在于，所述方程构建模块中的蠕变裂纹扩展速率预测方程为：
其中，Kz表示实验式样的拘束参数，/>表示基准式样的蠕变裂纹扩展速率，/>表示实验式样的蠕变裂纹扩展速率。
CN202111538805.8A 2021-12-15 2021-12-15 一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统 Active CN114216775B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111538805.8A CN114216775B (zh) 2021-12-15 2021-12-15 一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111538805.8A CN114216775B (zh) 2021-12-15 2021-12-15 一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114216775A CN114216775A (zh) 2022-03-22
CN114216775B true CN114216775B (zh) 2024-03-26

Family

ID=80702681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111538805.8A Active CN114216775B (zh) 2021-12-15 2021-12-15 一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114216775B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001153865A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金属材料の損傷評価方法及び装置
CN105115821A (zh) * 2015-09-06 2015-12-02 上海理工大学 一种基于有限元的材料断裂韧性确定方法
CN105606448A (zh) * 2015-09-06 2016-05-25 上海理工大学 一种实际含裂纹结构断裂韧性的确定方法
CN109142083A (zh) * 2018-09-05 2019-01-04 南京航空航天大学 一种变载荷历程下的蠕变损伤计算方法及模型
CN109932242A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 天津大学 稳态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001153865A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金属材料の損傷評価方法及び装置
CN105115821A (zh) * 2015-09-06 2015-12-02 上海理工大学 一种基于有限元的材料断裂韧性确定方法
CN105606448A (zh) * 2015-09-06 2016-05-25 上海理工大学 一种实际含裂纹结构断裂韧性的确定方法
CN109932242A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 天津大学 稳态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法
CN109142083A (zh) * 2018-09-05 2019-01-04 南京航空航天大学 一种变载荷历程下的蠕变损伤计算方法及模型

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于裂尖等效蠕变应变的面内与面外统一蠕变拘束参数的研究;马洪顺;中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑;第2019年卷(第08期);B020-5 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114216775A (zh) 2022-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100948035B1 (ko) 인장시험과 유한요소법을 이용한 고 변형률에 대한 진변형률-진응력 곡선의 획득 방법 및 이를 이용한 인장 시험기
CN111751199B (zh) 基于eifs分布的疲劳寿命预测方法
WO2019033668A1 (zh) 一种脆性材料在高温蠕变状态下失效概率的预测方法
Knowlton et al. Simulation of the effects of grain structure and grain growth on electromigration and the reliability of interconnects
WO2022077204A1 (zh) 高温结构强度和寿命分析的时间相关局部应力应变方法及工具软件
Nili et al. Novel internal-deterioration model of concrete exposed to freeze-thaw cycles
CN111024486B (zh) 一种单向陶瓷基复合材料蠕变行为预测方法
Van der Meer et al. Cohesive modeling of transverse cracking in laminates under in-plane loading with a single layer of elements per ply
CN113053473B (zh) 聚合物粘结复合材料全阶段蠕变模型构建方法
CN108548720B (zh) I型裂纹弹塑性理论公式获取延性材料j阻力曲线的方法
CN108009311A (zh) 一种针对蠕变试验的蠕变本构模型参数识别方法
CN114295491B (zh) 一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法
CN112304478A (zh) 一种基于蠕变轮廓法的残余应力测试方法
CN114216775B (zh) 一种蠕变裂纹扩展速率的预测方法及系统
JP2006313127A (ja) はんだ接続部評価システム
Fu et al. ICME framework for damage assessment and remaining creep life prediction of in-service turbine blades manufactured with Ni-based superalloys
CN115204013A (zh) 一种多轴应力状态下的材料的寿命预测方法
CN114647914A (zh) 蠕变曲线构造及参数拟合方法和计算机设备
CN109187189B (zh) 确定固支直杆小试样弯曲蠕变小变形临界位移的方法
CN113792446A (zh) 一种基于晶体塑性理论的蠕变疲劳剩余寿命评定方法
CN113514343B (zh) 一种多轴蠕变性能参数的测试方法
CN110967245B (zh) 材料蠕变时间及寿命实验方法以及实验系统
CN116013440A (zh) 蠕变试验数据的融合方法和装置
CN116522728A (zh) 基于累积损伤-损伤阈值干涉的可靠性评价方法及系统
CN114756983A (zh) 一种蠕变持久寿命预测方法、系统、设备及计算机介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant